(57)【要約】【課題】  セラミックシート成形体を乾燥する際の歪み、反りを抑制しつつ、乾燥割れを防止する。【解決手段】  平板状セラミックス成形体を、通気性を備えた緩衝シートを介して、該セラミックス成形体より大きく、通気性と剛性を備えた平板にて挟み込み、荷重を付与しながら室温〜１００℃の温度範囲で乾燥する。平板は段ボールシートとし、緩衝シートは、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームまたはスポンジゴムのいずれかとする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状セラミックス成形体を、通気性を備えた緩衝シートを介して、該セラミックス成形体より大きく、通気性と剛性を備えた平板にて挟み込み、荷重を付与しながら室温〜１００℃の温度範囲で乾燥することを特徴とする平板状セラミックス成形体の乾燥方法。
【請求項２】
前記平板が、段ボールシートである請求項１記載の乾燥方法。
【請求項３】
前記緩衝シートが、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームまたはスポンジゴムのいずれかである請求項１記載の乾燥方法。
【請求項４】
前記平板間に、複数のセラミックス成形体が前記緩衝シートを介して積層されてなる請求項１記載の乾燥方法。
【請求項５】
前記積層された複数のセラミックス成形体の側面部が、通気性と剛性を備えた第２平板にて覆われてなる請求項４記載の乾燥方法。
【請求項６】
前記第２平板が、段ボールシートである請求項５記載の乾燥方法。
【請求項７】
前記積層された複数のセラミックス成形体の側面部が、通気性を備えた第２緩衝シートを介して、第２平板にて覆われてなる請求項５記載の乾燥方法。
【請求項８】
前記第２緩衝シートが、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームまたはスポンジゴムのいずれかである請求項７記載の乾燥方法。
【請求項９】
段ボール箱内に緩衝シートを介して平板状セラミックス成形体を積層し、該セラミックス成形体の平板面と垂直方向に荷重を付与しながら室温〜１００℃の温度範囲で乾燥することを特徴とする平板状セラミックス成形体の乾燥方法。
【請求項１０】
前記段ボール箱の内部側面に第２緩衝シートが内張りされてなる請求項９記載の乾燥方法。
【請求項１１】
前記緩衝シートまたは第２緩衝シートが、ポリウレタンフォームまたはスポンジゴムのいずれかである請求項９または１０記載の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板状のセラミックス成形体を乾燥して、歪み、反り、乾燥割れのないセラミックシートおよびセラミックプレートを得る方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多くのセラミックス原料がシート状またはプレート状に成形され、これらを乾燥、焼成して各種のセラミックス製品が製造されている。
乾燥工程を自然乾燥で行なう場合、シート状の成形体に乾燥割れが生じたり、反りや歪みが発生する等の問題があった。反りや歪みは、焼成工程で最終的に調整されるものの、乾燥工程において反りや歪みが少ないことが望ましい。
【０００３】
特開２００４−７５４２９号公報（特許文献１）には、反りやうねりが管理された平坦な窒化アルミニウム焼結体の製造方法に関し、シート状であって、窒化アルミニウムを主成分とする成形体を準備する工程と、窒化硼素を主成分とする治具により囲まれた空間内に１つの前記成形体を配置した状態で、前記成形体を焼結する焼結工程とを備え、前記治具が平板状の基体の上部表面に、前記成形体を配置するための凹部が形成されたものである窒化アルミニウム焼結体の製造方法が開示されている。
【０００４】
この方法によれば、前記治具により囲まれた空間内に成形体を配置した状態で焼結を行なうので、焼結の際、治具の外部から成形体の近傍への雰囲気ガスの過度の流入を低減でき、雰囲気ガスの状態により成形体（焼結体）の形状が変形する危険性を低減できるとされている。
しかしながら、当該方法は焼成工程での反りを防止するものであって、乾燥工程で生じるシート状成形体の歪みや反り、乾燥割れを防止するものではない。
【０００５】
特開２００５−１３１８１０号公報（特許文献２）には、セメントや無機フィラー等からなる窯業系建材物の製造方法に関し、オートクレーブによる養生工程において、パレット最上段に配置される成形体に発生する反りを乾燥工程で矯正する方法であって、反りが発生した成形体に対して、乾燥工程で前記成形体の表面と裏面を異なる温度で加熱することで乾燥することにより、前記成形体の反りを矯正する方法が開示されている。
当該方法によれば、養生工程において成形体に生じた反りを、乾燥工程において矯正することができるとされているが、個々の成形体について表面と裏面を異なる温度で加熱するため、均一に乾燥されず、薄いシート状成形体では歪みや乾燥割れを生じるなどの問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７５４２９号公報
【特許文献２】特開２００５−１３１８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、セラミックシート成形体およびセラミックプレート成形体を乾燥する際、歪み、反りを抑制しつつ、乾燥割れを防止することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る平板状セラミックス成形体の乾燥方法は、平板状セラミックス成形体を、通気性を備えた緩衝シートを介して、該セラミックス成形体より大きく、通気性と剛性を備えた平板にて挟み込み、荷重を付与しながら室温〜１００℃の温度範囲で乾燥することを特徴とするものである。
前記平板は、段ボールシートであることが好ましい。
前記緩衝シートは、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームまたはスポンジゴムのいずれかであることが好ましい。
【０００９】
前記平板間に、複数のセラミックス成形体が前記緩衝シートを介して積層されてなることが好ましい。
前記積層された複数のセラミックス成形体の側面部が、通気性と剛性を備えた第２平板にて覆われてなることが好ましい。
前記第２平板が、段ボールシートであることが好ましい。
前記積層された複数のセラミックス成形体の側面部が、通気性を備えた第２緩衝シートを介して、第２平板にて覆われてなることが好ましい。
前記第２緩衝シートが、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームまたはスポンジゴムのいずれかであることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る平板状セラミックス成形体の乾燥方法は、段ボール箱内に緩衝シートを介して平板状セラミックス成形体を積層し、該セラミックス成形体の平板面と垂直方向に荷重を付与しながら室温〜１００℃の温度範囲で乾燥することを特徴とするものである。
前記段ボール箱の内部側面に第２緩衝シートが内張りされてなることが好ましい。
前記緩衝シートまたは第２緩衝シートが、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームまたはスポンジゴムのいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、乾燥過程でクラックや、歪み、反りの発生し易い平板状のセラミック成形体でも、高収率で乾燥品を得ることができる。従って、乾燥強度を高めるために高価な有機バインダーを大量に添加せずとも、良好な製品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る平板状セラミックス成形体の乾燥方法の基本原理を、図１の説明図により具体的に説明する。
図１には、平板状セラミックス成形体１０が、緩衝シート１２、１２を介して、段ボールシート１４、１４により挟まれる様子が示されている。
【００１３】
本発明において、セラミックス成形体のセラミックスの種類としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の酸化物の他、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）、ランタンガレートなどに代表される固体酸化物燃料電池の電解質材料や、同じく固体酸化物燃料電池の電極材料であるランタンストロンチウムマンガナイト、ランタンストロンチウムコバルタイト、あるいはニッケル／ＹＳＺサーメット、更に、インタコネクタ材料であるランタンクロマイト等を例示することができるが、室温〜１００℃の温度範囲で乾燥割れを起こし易い全てのセラミックス成形体に適用することができる。
【００１４】
平板状とは、厚さが１〜１０ｍｍ、特に２〜５ｍｍで、縦横の長さが数百ｍｍ角のものを云う。平面形状は、必ずしも方形のものに限らない。
セラミックス成形体は、一般に、押出成形法によりプレート状又はシート状に成形されるが、成形法自体に制限はなく、ドクターブレード法、その他の成形法によって得られるものであっても良い。
【００１５】
緩衝シート１２はセラミックス成形体の平板面に接することにより、セラミックス成形体の表面を保護する。この結果、セラミックス成形体には傷が付きにくくなり、表面平滑性が高まる。
緩衝シート１２は前記緩衝機能に加えて、通気性を備えることが必要である。緩衝シート１２が通気性を備えることにより、セラミックス成形体の乾燥速度が均一になる。
【００１６】
通気性を備えた緩衝シート１２の材質としては、ポリウレタンフォーム（発泡ポリウレタン）、ポリエチレンフォーム（発泡ポリエチレン）、またはスポンジゴムが好ましい。スポンジゴムは、加硫剤等を配合したラテックスに発泡剤を加えてかきまぜ、凝固剤により加硫成形した多孔性物質であり、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム、多硫化ゴムなどの種類が知られている。
【００１７】
本発明方法において、段ボールシート１４は通気性と剛性を備えた平板である。セラミックス成形体に均一な荷重を加えるために、段ボールシート１４の平面サイズはセラミックス成形体の平面サイズより大きいことが必要である。
段ボールシート１４は、一般に、波形に成形した中芯原紙の片面又は両面にライナーを貼り合せて加工した強靭な紙製品であり、片面段ボール、両面段ボール、複両面段ボール等の種類がある（JIS Z 0108）。
【００１８】
本発明方法において、段ボールシート１４に代表される平板には、通気性と、所定の荷重を伝達可能な剛性が要求される。従って、金属、合金、合成樹脂、セラミックス、木材等は通気性の点で不適当である。
【００１９】
乾燥温度は、平板状セラミックス成形体の一般的な自然乾燥温度と同じく、室温〜１００℃、好適には室温〜８０℃の範囲が適当であり、乾燥湿度は、２０〜８０％℃の範囲が選ばれる。また、乾燥時間は、１２時間〜４８時間の範囲が選ばれる。
乾燥作業は、温風を循環送風できるようにした乾燥室で行うのが良い。
【００２０】
乾燥時にセラミックス成形体に付加される荷重は、セラミックス成形体が変形しない程度の負荷とする。当該荷重はセラミックスの種類、大きさにもよるが、通常、０．００５〜０．５Ｎ／ｃｍ2の範囲が好適である。
【００２１】
本発明の乾燥方法によれば、荷重を付与しながら乾燥するので、反り、歪み、うねりが生じない。また、セラミックス成形体は通気性に優れた部材、即ち、緩衝シート１２と接触し、かつ、通気性に優れた部材、即ち、段ボールシート１４に代表される平板に囲まれているので、セラミックス成形体に含まれる液体が緩やかに、一定の速度で蒸発する結果、乾燥割れが防止される。
【００２２】
図２には、複数枚の平板状セラミックス成形体１０、１０、・・・・を積層して乾燥する状態の斜視図が示されている。
積層したセラミックス成形体１０、１０、・・・・間には、緩衝シート１２、１２、・・・・が挟まれ、最上段と最下段には、前記図１に示した実施形態と同様に、段ボールシート１４、１４が配置される。なお、図２では理解し易いように、セラミックス成形体１０の前端部（図面手前）を表記しているが、実際にはセラミックス成形体１０の端部が緩衝シート１２の端面から外部に突出することはない。
【００２３】
積層された複数のセラミックス成形体１０、１０、・・・・の側面部も、段ボールシート１４、１４と同じ段ボールシート１６（第２平板）にて全周を覆うことが好ましい。図２では、理解し易いように、一側面部のみを段ボールシート１６で被覆する様子が示されている。
セラミックス成形体１０、１０、・・・・の側面部を覆う段ボールシート１６は、頂部と底部に配される段ボールシート１４、１４と同様に、通気性を備えた第２緩衝シート１８を介して、セラミックス成形体１０、１０、・・・・の側面部を覆うようにすることが好ましい。側面部を覆うことにより、セラミックス成形体１０、１０、・・・・の端部と中央部における液体蒸発速度を同等にすることができる。
第２緩衝シート１８としても、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームまたはスポンジゴムのいずれかとすることが好ましい。
【００２４】
この実施形態において、セラミックス成形体１０、１０、・・・・の積層数は、セラミックスの種類や成形体の大きさ、厚さにもよるが、セラミックス積層体の総重量により、各々のセラミックスグリーンシート自体の持つ乾燥収縮よりも更に薄くならない（潰れない）程度に抑える必要がある。また、段ボールシート１４がセラミックス積層体の重量により反りを生じる場合には、その途中に段ボールシート１４を挟んでも良い。
【００２５】
図２の実施形態は、段ボールシート１４、１４と段ボールシート１６、１６、１６、１６とで構成された段ボール箱内に、緩衝シート１２、１２、・・・・を介して平板状セラミックス成形体１０、１０、・・・・を積層し、これらのセラミックス成形体１０、１０、・・・・の平板面と垂直方向に荷重を付与しながら室温〜１００℃の温度範囲で乾燥することに他ならない。
【００２６】
本実施形態では、複数枚の平板状セラミックス成形体１０、１０、・・・・が、その表面を通気性に優れた緩衝シート１２と接触し、かつ、平板状セラミックス成形体１０、１０、・・・・全体が段ボール箱内に収容されているので、段ボール箱内の湿度が均一化され、セラミックス成形体の乾燥速度も均一となる。それゆえ、セラミックス成形体１０、１０、・・・・に含まれる液体が緩やかに、かつ、一定の速度で蒸発する結果、乾燥割れが防止される。
【００２７】
最後に、荷重の付与方法について言及する。本発明の乾燥方法では、荷重の付与方法に特別の制限はないが、例えば、図３に示すように、最上段と最下段の段ボールシート１４、１４表面に係止部２０、２０、・・・・を設け、この係止部２０に紐２２を掛け合わせ、所定の荷重が加わるように紐２２の張力を調整することにより行なうことが好ましい。或いはまた、最上段の段ボールシート１４の上に重石を置いても良いし、積層されたセラミックス成形体１０、１０、・・・・の自重で十分な負荷が掛かるようであれば、改めて荷重を加える必要はない。
【比較例１】
【００２８】
平均粒径３μｍのαアルミナ２５ｋｇに、これに対しメチルセルロース１０％を加え、水を添加しながら双腕式ニーダーにて３０分間混練を行い、水分１８重量％の混練物を得た。得られた混練物を真空押出成形機にて５００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ２．００ｍｍのグリーンシートに成形した後、グリーンシート１枚をガラス板の上に置き、天日で１２時間乾燥した。
乾燥後のシートについて、クラック数と表面傷を目視で観察した。また、シートの厚みと反りを測定し、結果を表１に示した。
【００２９】
シートの反りは図４に示す測定機３０で測定した。測定機３０は下段フラットプレート３１と、その四隅から起立するガイドポール３３、３３、３３、３３と、これらのガイドポール３３、３３、３３、３３を介して下段フラットプレート３１と平行にスライド可能な上段フラットプレート３４とからなる。測定では、下段フラットプレート３１の中央に乾燥後のセラミックシート３２を置いた後、その上から上段フラットプレート３４をセラミックシート３２に接触するまで下降させる。次に、上下のフラットプレート３１、３４間の隙間を隙間ゲージで測定し、その値からセラミックシート３２の厚さを引いて、反り値とした。
【比較例２】
【００３０】
比較例１において、乾燥条件を、温度８０℃、湿度２０％の乾燥室に入れて１２時間乾燥とした以外は比較例１と同じ方法で乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【実施例１】
【００３１】
比較例１と同様にして得られたグリーンシートを、段ボールシートの上に厚さ８ｍｍのポリウレタンフォーム（以下、スポンジシートということがある。）が敷かれたシート上に載置し、該グリーンシートの上に更に同じ厚さのスポンジシートを置いた。グリーンシートとスポンジシートを同様にして４枚重ねて置き、最上段のスポンジシートの上に段ボールシートを置いた。次いで、積層したグリーンシートとスポンジシートの側部全周を段ボールシートで覆った。
上下の段ボールシートには、０．０１Ｎ／ｃｍ2の圧縮荷重を掛け、グリーンシート梱包体ごと、温度８０℃、湿度２０％の乾燥室に入れて１２時間乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【実施例２】
【００３２】
実施例１において、積層したグリーンシートとスポンジシートの側部全周を段ボールシートで覆わないこと以外は実施例１と同じ方法でグリーンシートを乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【比較例３】
【００３３】
実施例１において、積層した５枚のグリーンシートの間にスポンジシートを挟まず、上下段ボールシートのみを使用した以外は実施例１と同じ方法でグリーンシートを乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【実施例３】
【００３４】
実施例１において、メチルセルロースを４％に減らした混練物を使用した以外は実施例１と同じ方法でグリーンシートを乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【比較例４】
【００３５】
比較例１において、メチルセルロースを４％に減らした混練物を使用した以外は比較例１と同じ方法でグリーンシートを乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【比較例５】
【００３６】
実施例１において、スポンジシートの代わりに厚さ０．５ｍｍのケント紙を使用した以外は実施例１と同じ方法でグリーンシートを乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【実施例４】
【００３７】
実施例１で掛けた荷重を０．０２Ｎ／ｃｍ2とした以外は実施例１と同じ方法でグリーンシートを乾燥した。比較例１と同様にして、乾燥後のシートを観察、測定し、結果を表１に示した。
【００３８】
［表１］  乾燥後のセラミックスシートの状態
クラック数 反り 表面傷 厚み
（箇所）  （ｍｍ）    （箇所）  （ｍｍ）
比較例１      ５      ６．２        ０      １．９６
比較例２      ４      ５．３        ０      １．９６
実施例１      ０      ０．１        ０      １．９６
実施例２      ０      ０．１        ０      １．９６
比較例３      ２      ０．２        ３      １．９６
実施例３      ０      ０．１        ０      １．９６
比較例４      ８      ８．１        ０      １．９６
比較例５      ０      ０．５        ７      １．９６
実施例４      ０      ０．０        ０      １．９６
【００３９】
表１に示した結果から、次のことが判明した。
本発明方法によらない比較例１、２では、乾燥クラックや反りが発生したが、実施例１ではクラックは発生せず、反りも極めて僅かであった。
また、グリーンシートを段ボールシートだけで挟んで乾燥した比較例３では、クラックと共に、表面に粗い箇所の発生が認められた。
【００４０】
本発明方法による乾燥では、バインダーの添加量を減少させた実施例３でも、クラックの発生がなかった。
ポリウレタンのスポンジシートの代わりにケント紙を用いた比較例５の場合、乾燥時にケント紙が吸湿して、よれが発生し、これが原因となって、シートに反りと、よれ跡が残った。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る平板状セラミックス成形体の乾燥方法の基本原理を示す説明図である。
【図２】平板状セラミックス成形体を積層して乾燥する実施形態を示す斜視図である。
【図３】荷重の付与方法の一例を示す斜視図である。
【図４】セラミックスシートの反りを計測する測定機３０の斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    平板状セラミックス成形体
１２    緩衝シート
１４    平板としての段ボールシート
１６    第２平板としての段ボールシート
１８    第２緩衝シート
２０    係止部
２２    紐
【図１】
2007204326.tif 000003
【図２】
2007204326.tif 000004
【図３】
2007204326.tif 000005
【図４】
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